本发明属于通信，具体涉及一种4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法。
背景技术：
1、在时分双工(tdd)模式的4g网络中，物理随机接入信道(prach)的时频域资源根据prach配置索引确定。prach配置索引与一个或多个四元组关联，并且每个四元组分别给出prach传输的频域资源索引、帧重复方式、所处半帧和上行子帧索引，其中后三个参数用来确定prach传输的时域位置。对于不同的tdd上行/下行配置，四元组的取值也不尽相同。用于prach传输的无线帧和子帧编号与prach配置索引、四元组、tdd上行/下行配置等参数之间存在复杂的关系，研究这些关系对tdd模式下的prach传输和资源的高效调度分配具有重要意义，对4g物理层信号模拟设备的研发也具有重要的指导意义。
2、目前方案主要采用多表关联分析、有效性检查的方式确定tdd模式下prach传输的时域位置。首先根据prach配置索引在prach传输配置表中查找对应的四元组，同时根据tdd上行/下行配置参数在tdd子帧配置表中查找下行-上行转换点以及连续两个下行-上行转换点之间的上行子帧索引，然后使用四元组中后三个元素与tdd子帧配置表关联，并进行上行子帧有效性检查，剔除无效子帧和不传输prach的子帧，从而分别确定prach传输的帧级别、半帧级别和子帧级别的时域位置，最终确定各个prach传输的时域位置。如果一个prach配置索引对应多个四元组，则对于每个四元组分别按照上述步骤与tdd子帧配置表关联并进行子帧有效性检查。
3、如果prach配置索引发生变化，或者tdd上行/下行配置参数发生变化，则需要重新按照上述步骤进行多表关联分析和有效性检查。根据配置索引的可能取值有48项，并且最多对应6个不同的四元组，tdd上行/下行配置参数可能取值有7项，如果采用目前方案，则最多需执行48*6*7＝2016次多表关联和有效性检查操作。同时，由于3gpp协议中tdd子帧配置表并未显示给出下行-上行转换点以及连续两个下行-上行转换点之间的上行子帧索引，需要人工加以判断，进一步增加了tdd模式下prach传输的时域位置计算工作量。
4、现有方案采用机械的多表关联和有效性检查方法，增大了prach传输的时域位置计算工作量，同时，由于计算效率较低、依赖人工判断，无法应用于实际通信系统。
5、综上所述，目前tdd模式下prach传输的时域位置计算方法存在如下几个不足：
6、1、缺乏对四元组元素、时域位置计算思路、tdd无线帧中的上行子帧编号等关键要素的系统性分析，很难从全局角度提升计算方法的效率。
7、2、只采用机械死板的多表关联和有效性检查方法，没有给出通用和简便的计算方式，每次都需要通过多表关联和有效性检查才能确定prach传输的时域位置。
8、3、在计算过程中，由于需要人工判断下行-上行转换点以及连续两个下行-上行转换点之间的上行子帧索引，造成极大工作量，无法在实际通信系统中使用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，包括如下步骤：
4、步骤1：对不同prach格式下四元组元素的含义进行分析；
5、步骤2：给出不同prach格式下的时域位置计算思路；
6、步骤3：通过符号化和公式化的方式推导tdd无线帧中的上行子帧编号；
7、步骤4：给出prach传输的时域位置计算公式。
8、优选地，根据3gpp协议，每个prach配置索引对应一个或多个四元组；记prach配置索引i对应n个四元组，其中i＝0,1,…,57，n＝1,2,…6；n的取值由每10ms的prach传输密度ρ确定，其中ρ＝0.5,1,2,…,6；当ρ＝0.5时，n＝1，此时prach在奇数或偶数编号的无线帧中传输一次，以使每10ms的传输密度为0.5；当ρ≥1时，n＝ρ，此时prach在每个无线帧中传输n次；记prach配置索引i的第j个四元组为qi,j＝(f,t1,t2,t3)i,j；其中j＝1,2,…n；其中f为频域资源索引，t1取值为0、1、2，分别表示prach传输的时域资源在每个无线帧、偶数编号的无线帧、奇数编号的无线帧中重复出现；t2取值为0、1，分别表示prach传输的时域位置在前半帧和后半帧；t3根据prach配置索引和tdd上行/下行配置的不同，具有不同的取值范围，该参数表示连续两个下行-上行转换点之间的上行子帧索引；当prach前导格式为4时，prach在特殊子帧的uppts部分传输，不使用t3参数，此时t3表示为*。
9、优选地，根据prach配置索引和tdd上行/下行配置参数确定四元组之后，使用其中的t1和t2参数分别确定无线帧和所处的半帧，即能够确定prach前导格式4传输的时域位置；
10、对于prach前导格式为0～3，在根据prach配置索引和tdd上行/下行配置参数确定四元组之后，使用其中的t1和t2参数分别确定无线帧和所处的半帧，使用其中的t3参数确定上行子帧索引；t3参数确定的上行子帧索引转换为当前tdd上行/下行配置下的上行子帧编号，即为prach传输的上行子帧。
11、优选地，记4g网络中的无线帧编号为n，其中n＝0,1,…；每个无线帧中的子帧编号为k，其中k＝0,1,…9；则无线帧n中的子帧k的绝对编号为nsf＝10*n+k；
12、不同的tdd上行/下行配置下，无线帧n中的下行-上行转换点为一个或两个；若无线帧n中只有一个下行-上行转换点，则将其记为pn,1；若无线帧n中有两个下行-上行转换点，则将其分别记为pn,1和pn,2；分别记pn,1对应的下行子帧和上行子帧编号为k1.d和k1,u，则绝对编号分别为s1,d＝10*n+k1.d和s1,u＝10*n+k1,u；分别记pn,2对应的下行子帧和上行子帧编号为k2.d和k2,u，则绝对编号分别为s2,d＝10*n+k2.d和s2,u＝10*n+k2.u；
13、当无线帧n有两个下行-上行转换点时，pn,1和pn,2之间的上行子帧处于无线帧n的前半帧，pn,2和无线帧n+1的第一个下行-上行转换点pn+1,1之间的上行子帧处于无线帧n的后半帧；当无线帧n只有一个下行-上行转换点时，pn,1与无线帧n+1的第一个下行-上行转换点pn+1,1构成两个连续的下行-上行转换点，此时根据3gpp协议中无线子帧的上下行分配方案，pn,1与pn+1,1之间的上行子帧均处在无线帧n的前半帧。
14、优选地，根据四元组中的时域位置参数确定prach传输的时域位置的闭合关系式；对于prach前导格式4，prach配置索引i∈{48,49,…57}，由于其在特殊子帧的uppts部分传输，因此无需确定prach传输的上行子帧编号；下面分析prach前导格式0～3，即prach配置索引i∈{0,1,…47}时的prach传输的上行子帧绝对编号与第j个四元组qi,j中的时域位置参数t1、t2和t3之间的关系；
15、四元组中的参数t1确定prach传输的无线帧编号ni,j，ni,j与4g网络中的无线帧编号n之间的关系如公式(1)所示：
16、
17、四元组中的参数t2确定prach传输的时域位置处于前半帧还是后半帧；记tdd上行/下行配置为m，m＝0,1,…6；分别分析t2＝0和t2＝1两种情况下的prach传输的上行子帧绝对编号；
18、当t2＝0时，此时m∈{0,1,…,6}，prach传输的上行子帧位于无线帧n的前半帧，基于无线帧ni,j中两个连续的下行-上行转换点之间并且处于前半帧的上行子帧集合中的上行子帧编号表示；中的上行子帧个数表示如公式(2)所示：
19、
20、其中|·|表示集合的基，因此四元组中的参数用于prach传输的上行子帧绝对编号表示如公式(3)所示：
21、g0(t1,t2,t3)＝10*ni,j+k1,u+t3 (3)；
22、当t2＝1时，此时m∈{0,1,2,6}，prach传输的上行子帧位于无线帧ni,j的后半帧，基于无线帧ni,j中两个连续的下行-上行转换点之间并且处于后半帧的上行子帧集合中的上行子帧编号表示；中的上行子帧个数表示如公式(4)所示：
23、
24、其中|·|表示集合的基，因此四元组中的参数用于prach传输的上行子帧绝对编号表示如公式(5)所示：
25、g1(t1,t2,t3)＝10*ni,j+k2,u+t3 (5)；
26、由于k2,u＝k1,u+5(6)；
27、因此(5)式改写为
28、g2(t1,t2,t3)＝10*ni,j+k1,u+5+t3 (7)；
29、将参数t2的取值代入(3)式和(7)式，prach传输的上行子帧绝对编号与四元组中的参数t1、t2和t3之间的闭合关系表示如公式(8)所示：
30、g(t1,t2,t3)＝10*ni,j+k1,u+5*t2+t3 (8)；
31、k1,u＝2，将(1)代入(8)式，因此(8)式改写为如公式(9)所示：
32、
33、当prach配置索引i对应多个四元组时，对于每个四元组j＝1,2,…n，分别使用qi,j中的时域位置参数，根据(9)式确定对应的prach传输的上行子帧绝对编号。
34、本发明所带来的有益技术效果：
35、1、本发明提出的tdd模式下prach传输的时域位置计算方法系统分析了四元组元素、时域位置计算思路、tdd无线帧中的上行子帧编号等关键要素，从全局角度提出了一种通用的计算prach传输时域位置的方法。
36、2、本发明提出的tdd模式下prach传输的时域位置计算方法通过符号化、公式化的描述，能够根据四元组各个元素取值直接快速计算prach传输的上行子帧编号，无需其他参数，显著提升计算效率，避免了大量多表关联分析和有效性检查操作。
37、3、本发明提出的tdd模式下prach传输的时域位置计算方法不需要人工判断下行-上行转换点以及连续两个下行-上行转换点之间的上行子帧索引，无需依赖人工分析，具有统一且简便的计算公式，可用于实际通信系统中的prach传输的时域位置计算。
1.一种4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，其特征在于：根据3gpp协议，每个prach配置索引对应一个或多个四元组；记prach配置索引i对应n个四元组，其中i＝0,1，...，57，n＝1,2，...6；n的取值由每10ms的prach传输密度ρ确定，其中ρ＝0.5，1,2，...，6；当ρ＝0.5时，n＝1，此时prach在奇数或偶数编号的无线帧中传输一次，以使每10ms的传输密度为0.5；当ρ≥1时，n＝ρ，此时prach在每个无线帧中传输n次；记prach配置索引i的第j个四元组为qi，j＝(ft1，t2，t3)i，j；其中j＝1,2，...n；其中f为频域资源索引，t1取值为0、1、2，分别表示prach传输的时域资源在每个无线帧、偶数编号的无线帧、奇数编号的无线帧中重复出现；t2取值为0、1，分别表示prach传输的时域位置在前半帧和后半帧；t3根据prach配置索引和tdd上行/下行配置的不同，具有不同的取值范围，该参数表示连续两个下行-上行转换点之间的上行子帧索引；当prach前导格式为4时，prach在特殊子帧的uppts部分传输，不使用t3参数，此时t3表示为*。
3.根据权利要求2所述的4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，其特征在于：根据prach配置索引和tdd上行/下行配置参数确定四元组之后，使用其中的t1和t2参数分别确定无线帧和所处的半帧，即能够确定prach前导格式4传输的时域位置；
4.根据权利要求1所述的4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，其特征在于：记4g网络中的无线帧编号为n，其中n＝0，1，...；每个无线帧中的子帧编号为k，其中k＝0,1，...9；则无线帧n中的子帧k的绝对编号为nsf＝10*n+k；
5.根据权利要求2所述的4g网络时分双工模式下prach传输的时域位置计算方法，其特征在于：根据四元组中的时域位置参数确定prach传输的时域位置的闭合关系式；对于prach前导格式4，prach配置索引i∈{48,49，...57}，由于其在特殊子帧的uppts部分传输，因此无需确定prach传输的上行子帧编号；分析prach前导格式0～3，即prach配置索引i∈{0，1，...47}时的prach传输的上行子帧绝对编号与第j个四元组qi，j中的时域位置参数t1、t2和t3之间的关系；
